(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧ガスに曝される部材に形成された取付孔と、該取付孔に取り付けられる取付部品との間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記取付部品の外周面側に形成された環状溝に装着される密封装置において、
前記環状溝内において、高圧ガスの圧力を受ける側に設けられる樹脂製のシールリングと、
前記環状溝内において、前記シールリングに対して、高圧ガスの圧力を受ける側とは反対側に設けられるゴム状弾性体製の弾性リングと、
を備え、
前記シールリングは、外周面側には前記取付孔の内周面に密着する円柱面部分を有し、かつ、内周面側には、高圧ガスの圧力を受ける側において前記環状溝の溝底に密着する円柱面部分と、前記反対側において該反対側に向かうにつれて拡径する傾斜面部分とを有しており、
前記弾性リングは、その少なくとも一部が前記傾斜面部分と前記環状溝の溝底との間に挟み込まれることで、前記シールリングにおける前記反対側の部位を外周面側に向かって押圧するように配置されることを特徴とする密封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガスの漏れを防止する密封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのシリンダーヘッドに対してインジェクターが取り付けられる部位においては、シリンダーヘッドに形成された取付孔とインジェクターとの間の環状隙間から高圧の燃焼ガスが漏れてしまうことを防止するために密封装置が設けられている。また、シリンダーヘッドに対して、その他の各種センサーが取り付けられる部位においても、同様に密封装置が設けられている。このような密封装置において、金属製のワッシャ状のシールを用いる場合に比して、部品点数が少なく、振動による騒音を抑制することのできる樹脂製のシールリングを採用した技術が知られている。【０００３】
しかしながら、樹脂製のシールリングの場合には、クリープ変形によって、経時的に外周面側でのつぶし代が減少していき、密封機能が低下していくといった課題を有している。このような課題を解決するために、燃焼ガスの圧力によりセルフシール機能が発揮される構造や、部分的に面圧を高める構造を採用する技術が知られている（特許文献１，２，３参照）。しかし、このような技術の場合には、ある程度寿命を延ばすことが可能であるものの、経時的なつぶし代の減少による密封機能の低下を十分に抑制しているとは言えない。特に、つぶし代がなくなり、かつ低温低圧状態における密封機能の低下に対する対策が十分ではない。【０００４】
また、樹脂製のシールリングの内周面側に、当該シールリングを外周面側に向けて押圧する弾性部材を設けることで、密封機能の低下を抑制する技術も知られている（特許文献４参照）。しかし、この技術の場合には、弾性部材が燃焼ガスに直接曝され得る。そのため、弾性部材の素材として耐熱性の高いものを用いなければならず、また、弾性部材の機能低下という問題もある。従って、未だ、改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８３０８９６号公報
【特許文献２】特許第４３１１２１８号公報
【特許文献３】特許第４１９３４９８号公報
【特許文献４】特開２００９−２６４１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、樹脂製のシールリングが、クリープ変形によって経時的につぶし代が減少した際においても、密封機能を発揮させることを可能とする密封装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。【０００８】
すなわち、本発明の密封装置は、
高圧ガスに曝される部材に形成された取付孔と、該取付孔に取り付けられる取付部品との間の環状隙間を密封する密封装置であって、
前記取付部品の外周面側に形成された環状溝に装着される密封装置において、
前記環状溝内において、高圧ガスの圧力を受ける側に設けられる樹脂製のシールリングと、
前記環状溝内において、前記シールリングに対して、高圧ガスの圧力を受ける側とは反対側に設けられるゴム状弾性体製の弾性リングと、
を備え、
前記シールリングは、外周面側には前記取付孔の内周面に密着する円柱面部分を有し、かつ、内周面側には、高圧ガスの圧力を受ける側において前記環状溝の溝底に密着する円柱面部分と、前記反対側において該反対側に向かうにつれて拡径する傾斜面部分とを有しており、
前記弾性リングは、その少なくとも一部が前記傾斜面部分と前記環状溝の溝底との間に挟み込まれることで、前記シールリングにおける前記反対側の部位を外周面側に向かって押圧するように配置されることを特徴とする。【０００９】
本発明によれば、シールリングにおける高圧ガスの圧力を受ける側とは反対側の部位は、弾性リングによって外周面側に押圧される。従って、樹脂製のシールリングが、クリープ変形によって経時的につぶし代が減少した際においても、及びつぶし代がなくなった際においても、シールリングのうち少なくとも前記反対側の部位が取付孔の内周面に対して密着した状態が維持される。【００１０】
また、シールリングは、外周面側の円柱面部分が取付孔の内周面に密着し、内周面側かつ高圧ガスの圧力を受ける側における円柱面部分が取付部品の環状溝の溝底に密着する。従って、シールリングに対して、高圧ガスの圧力を受ける側とは反対側に配置された弾性リングは、高圧ガスに直接曝されることはない。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、樹脂製のシールリングが、クリープ変形によって経時的につぶし代が減少した際においても、密封機能を発揮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係るインジェクターの取り付け構造を示す模式的断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１４】
本発明に係る密封装置は、燃焼ガスなどの高圧ガスの漏れを防止するために用いられる。より具体的には、本発明に係る密封装置は、高圧ガスに曝される部材に形成された取付孔と、該取付孔に取り付けられる取付部品との間の環状隙間を密封するために用いられる。以下の説明においては、高圧ガスに曝される部材としてのシリンダーヘッドに形成された取付孔と、この取付孔に取り付けられる取付部品としてのインジェクターとの間の環状隙間を密封する密封装置の場合を例にして説明する。なお、本発明は、シリンダーヘッドに形成された取付孔と、この取付孔に取り付けられる各種センサー（例えば、燃焼圧センサー）との間の環状隙間を密封する密封装置にも適用可能である。また、本発明は、シリンダーヘッドに限らず、高圧ガスに曝される部材に形成された取付孔と、該取付孔に取り付けられる各種取付部品との間の環状隙間を密封する密封装置にも適用可能である。
【００１５】
（インジェクターの取り付け構造）
本実施例に係る密封装置を説明するに先立って、本実施例に係る密封装置が適用されるインジェクターの取り付け構造について、図１を参照して説明する。なお、図１においては、説明の便宜上、密封装置は省略している。
【００１６】
エンジンのシリンダーヘッド３００には、インジェクター取付孔３１０が形成されている。インジェクター２００は、このインジェクター取付孔３１０に、その先端部分が挿入されるように取り付けられる。図中、シリンダーヘッド３００を介して下側が燃焼室側（Ｅ）であり、上側が大気側（Ａ）である。燃焼室側（Ｅ）においては、高圧の燃焼ガスが発生するため、インジェクター取付孔３１０とインジェクター２００との間の環状隙間から、燃焼ガスが大気側（Ａ）に漏れるのを防止する必要がある。そこで、インジェクター２００の先端部分に環状溝２１０を設け、この環状溝２１０に密封装置（先端シール）を装着することによって、上記環状隙間から燃焼ガスが大気側（Ａ）に漏れるのを防止している。
【００１７】
（実施例１）
図２を参照して、本発明の実施例１に係る密封装置１００について説明する。図２は本発明の実施例１に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図であり、密封装置の中心軸線を通る面で切断した断面の一部を示している。なお、本実施例に係る密封装置１００は、回転対称形状であり、中心軸線を通るいずれの面においても、同一の断面形状をなしている。
【００１８】
本実施例に係る密封装置１００は、樹脂製のシールリング１１０と、ゴム状弾性体製の弾性リング１２０とから構成される。環状溝内において、燃焼室側（Ｅ）にシールリング１１０が設けられ、大気側（Ａ）に弾性リング１２０が設けられる。なお、燃焼室側（Ｅ）が燃焼ガス（高圧ガス）の圧力を受ける側であり、大気側（Ａ）が燃焼ガスの圧力を受ける側とは反対側である。
【００１９】
シールリング１１０は、少なくとも２００℃の耐熱性を有する樹脂材料（ＰＴＦＥやＰＴＦＥと充填材からなる樹脂組成物など）により構成される。そして、このシールリング１１０の外周面側は、インジェクター取付孔３１０の内周面に密着する円柱面１１１によって構成されている。また、このシールリング１１０の内周面側は、燃焼室側（Ｅ）において環状溝２１０の溝底に密着する円柱面部分１１２ａと、大気側（Ａ）において大気側（Ａ）に向かうにつれて拡径する傾斜面部分１１２ｂとで構成されている。なお、本実施例に係る傾斜面部分１１２ｂはテーパ面で構成した場合を示しているが、断面で見た場合に湾曲した傾斜面で構成してもよい。なお、シールリング１１０は、少なくとも初期状態ではつぶし代を有している。そのため、外周面側の円柱面１１１及び内周面側の円柱面部分１１２ａは、それぞれインジェクター取付孔３１０の内周面及び環状溝２１０の溝底に対して、十分な面圧を有する状態で密着している。
【００２０】
弾性リング１２０の材料としては、例えば、フッ素ゴム，アクリルゴム，ＨＮＢＲ等の耐熱ゴム材を採用することができる。本実施例に係る弾性リング１２０は、略円筒形状の部材で構成されている。より具体的には、弾性リング１２０は、円筒状の部材に対して、その外周面側かつ燃焼室側（Ｅ）に傾斜面１２１を有する構造である。従って、弾性リング１２０における外周面のうち傾斜面１２１が設けられていない部分と、弾性リング１２０の内周面は、円筒面によって構成されている。
【００２１】
また、弾性リング１２０における傾斜面１２１は、シールリング１１０における傾斜面部分１１２ｂに対して、押圧するように構成されている。より具体的には、この傾斜面１２１は、傾斜面部分１１２ｂと同様に、大気側（Ａ）に向かうにつれて拡径するテーパ面で構成され、かつ傾斜面部分１１２ｂに対してつぶし代を有するように構成されている。なお、傾斜面部分１１２ｂのテーパ角度と傾斜面１２１のテーパ角度は同一となるように設計するのが望ましい。なお、シールリング１１０の傾斜面部分１１２ｂがテーパ面以外の傾斜面で構成された場合には、弾性リング１２０における傾斜面１２１も傾斜面部分１１２ｂと同一の形状とするのが望ましい。
【００２２】
そして、この弾性リング１２０は、燃焼室側（Ｅ）の傾斜面１２１が設けられている部分が、シールリング１１０における傾斜面部分１１２ｂと環状溝２１０の溝底との間に挟み込まれるように配置される。これにより、弾性リング１２０は、シールリング１１０における大気側（Ａ）の部位を外周面側に向かって押圧する（図中、矢印Ｆ参照）。なお、弾性リング１２０が配置される位置は、環状溝２１０のうち、軸線方向において、中心よりも大気側（Ａ）の領域内とするのが望ましい。また、シールリング１１０の内周面側における環状溝２１０の溝底面に対して接触する部位の軸方向長さは、環状溝２１０の軸方向長さの１／３以上に設定するのが望ましい。
【００２３】
（本実施例に係る密封装置の優れた点）
本実施例に係る密封装置１００によれば、シールリング１１０における大気側（Ａ）の部位は、弾性リング１２０によって外周面側に押圧される。これにより、樹脂製のシールリング１１０が、クリープ変形によって経時的につぶし代が減少した際、及びつぶし代がなくなった際においても、シールリング１１０のうち少なくとも大気側（Ａ）の部位がインジェクター取付孔３１０の内周面に対して密着した状態が維持される。従って、つぶし代がなくなり、かつ低温低圧状態であっても、密封機能を発揮させることができる。
【００２４】
また、本実施例に係る密封装置１００の場合には、燃焼ガスの圧力によって、シールリング１１０を介して弾性リング１２０が大気側（Ａ）に押圧される。そのため、弾性リング１２０は、シールリング１１０と環状溝２１０の溝底面及び大気側（Ａ）の側面によって圧縮される。これにより、弾性リング１２０の弾性反発力によって、シールリング１１０における傾斜面部分１１２ｂを押圧する力（図２中矢印Ｆ参照）はより一層高められる。更に、シールリング１１０は、燃焼ガスの圧力を受けることで、弾性リング１２０の傾斜面１２１に対して、傾斜面部分１１２ｂがスライドしながら大気側（Ａ）に押し込まれる。そのため、シールリング１１０における大気側（Ａ）の部位は、より一層、インジェクター取付孔３１０の内周面に対する密着力が高められる。これらのことが相俟って、燃焼ガスの圧力が高くなるほど、シールリング１１０における大気側（Ａ）の部位におけるインジェクター取付孔３１０の内周面に対する密着力は高くなる。
【００２５】
また、シールリング１１０は、外周面側の円柱面１１１がインジェクター取付孔３１０の内周面に密着し、内周面側かつ燃焼室側（Ｅ）における円柱面部分１１２ａがインジェクター２００の環状溝２１０の溝底に密着する。これにより、シールリング１１０に対して大気側（Ａ）に配置された弾性リング１２０は、燃焼ガスに直接曝されることはない。従って、燃焼ガスによって、弾性リング１２０が劣化してしまうことが抑制される。また、燃焼ガスは高温であるが、弾性リング１２０の場合には、シールリング１１０の場合のように、２００℃以上の耐熱性を持たす必要もない。ここで、本実施例では、弾性リング１２０が配置される位置を、環状溝２１０のうち、軸線方向において、中心よりも大気側（Ａ）の領域内としている。また、シールリング１１０の内周面側における環状溝２１０の溝底面に対して接触する部位の軸方向長さは、環状溝２１０の軸方向長さの１／３以上に設定している。従って、弾性リング１２０が燃焼ガスに直接曝されてしまうことをより確実に防止することができる。
【００２６】
（実施例２）
図３には、本発明の実施例２が示されている。本実施例においては、弾性リングとして、Ｏリングを採用した場合の構成を示している。その他の構成および作用については実施例１と同一なので、同一の構成部分については同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００２７】
図３は本発明の実施例２に係る密封装置の装着状態を示す模式的断面図であり、密封装置の中心軸線を通る面で切断した断面の一部を示している。なお、本実施例に係る密封装置１００は、回転対称形状であり、中心軸線を通るいずれの面においても、同一の断面形状をなしている。
【００２８】
本実施例に係る密封装置１００も、上記実施例１の場合と同様に、樹脂製のシールリング１１０と、ゴム状弾性体製の弾性リング１３０とから構成される。シールリング１１０の構成については、上記実施例１の場合と同一であるので、その説明は省略する。また、シールリング１１０と弾性リング１３０の配置関係についても、上記実施例１の場合と同一である。
【００２９】
本実施例に係る弾性リング１３０として、断面形状が円形のＯリングを採用している。そして、この弾性リング１３０は、シールリング１１０における傾斜面部分１１２ｂに対して、押圧するように構成されている。より具体的には、弾性リング１３０は、その一部分が、シールリング１１０における傾斜面部分１１２ｂと環状溝２１０の溝底との間に挟み込まれるように配置される。これにより、弾性リング１３０は、シールリング１１０における大気側（Ａ）の部位を外周面側に向かって押圧する（図中、矢印Ｆ参照）。なお、弾性リング１３０が配置される位置は、環状溝２１０のうち、軸線方向において、中心よりも大気側（Ａ）の領域内とするのが望ましい。また、シールリング１１０の内周面側における環状溝２１０の溝底面に対して接触する部位の軸方向長さは、環状溝２１０の軸方向長さの１／３以上に設定するのが望ましい。
【００３０】
以上のような構成により、本実施例に係る密封装置１００の場合にも、上記実施例１の場合と同様の効果を得ることができる。なお、本実施例の場合には、上記実施例１の場合に比して、シールリング１１０が、燃焼ガスの圧力を受けることで、弾性リング１３０に対して、傾斜面部分１１２ｂがスライドしながら大気側（Ａ）に押し込まれる効果は劣っている。しかしながら、弾性リング１３０について、構造がシンプルで、かつ汎用部品であるＯリングを採用できる利点がある。
【符号の説明】
【００３１】
１００  密封装置
１１０  シールリング
１１１  円柱面
１１２ａ  円柱面部分
１１２ｂ  傾斜面部分
１２０  弾性リング
１２１  傾斜面
１３０  弾性リング
２００  インジェクター
２１０  環状溝
３００  シリンダーヘッド
３１０  インジェクター取付孔
【要約】
樹脂製のシールリングが、クリープ変形によって経時的につぶし代が減少した際においても、密封機能を発揮させることを可能とする密封装置を提供する。環状溝２１０内において、燃焼室側（Ｅ）に設けられる樹脂製のシールリング１１０と、大気側（Ａ）に設けられるゴム状弾性体製の弾性リング１２０と、を備え、シールリング１１０は、内周面側には、燃焼室側（Ｅ）において環状溝２１０の溝底に密着する円柱面部分１１２ａと、大気側（Ａ）において大気側（Ａ）に向かうにつれて拡径する傾斜面部分１１２ｂとを有しており、弾性リング１２０は、その少なくとも一部が傾斜面部分１１２ｂと環状溝の溝底との間に挟み込まれることで、シールリング１１０における大気側（Ａ）の部位を外周面側に向かって押圧するように配置されることを特徴とする。【図１】
0005556978.tif 000002
【図２】
0005556978.tif 000003
【図３】
0005556978.tif 000004